Gas SF 6 ( Sulfur Hexa Fluorida ) Sebagai  Pemadam Busur Api  Pada Pemutus Tenaga (PMT) Di Saluran Transmisi  Tegangan Tinggi

## Iman Setiono
Program Studi Teknik Elektro, Departemen Teknologi Industri, Sekolah Vokasi, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Soedarto SH, Tembalang, Semarang, Indonesia, 50275
Email : imansetionoms@gmail.com

## Abstrak
Keberadaan Pemutus Tenaga (PMT) pada saluran transmisi mutlak diperlukan, karena untuk menyalurkan dan memutuskan sistem penyaluran tenaga listrik dari pusat pembangkitan sampai ke konsumen harus bisa di atur dengan  menggunakan PMT ini. PMT adalah sebuah alat yang  berfungsi untuk memutus-hubungkan aliraan listrik  yang  melalui  saluran  transmisi  tegangan  tinggi.  Karena  faktor  tegangan  tinggi  ,  yaitu  untuk  Saluran Udara  Tegangan  Tinggi  (SUTT)    adalah  150  KV  dan  untuk  Saluran  Udara  Tegangan  Extra  Tinggi  (SUTET) adalah  500  KV,  maka  setiap  kali  menghubungkan  dan  memutuskan  kontak  di  dalam  PMT    gesekan  pada kontak-kontak tersebut yang terbuat dari logam. Akibat dari gesekan ini akan muncul bunga api yang sangat berbahaya  dapat  menimbulkan  kebakaran  dan  kerusakan  peralatan.  Untuk  memadamkan  bunga  api  ini  , maka di gunakan gas SF6 yang bersifat isolator , sehingga bunga api padam dan dapat mencegah terjadinya kebakaran dan kerusakan peralatan.
Kata kunci : Bunga api, Gas SF6, Pemutus tenaga, Tegangan tinggi.

## Abstract

## Gas SF6 (Hexa Fluoride Sulfur) As Fire Extinguisher On Power Breaker (PMT) On High Voltage Transmission Channel
The  existence  of  Power  Circuit  breaker  (PMT)  in  the  transmission  line  is  absolutely  necessary,  because  to channel  and  decide  the  system  of  electricity  distribution  from  the  power  station    to  the  consumer  must  be managed by using this PMT. PMT is a device that serves to break-up the electricity supply through high voltage transmission lines. Due to the high voltage factor, that is for High Voltage  transmission line (SUTT) is 150 KV and for Extra High Voltage Transmission line (SUTET) is 500 KV, then every time connect and disconnect the contact inside the friction PMT on those contacts made from metal. As a result of this friction will appear very dangerous sparks can cause fire and equipment damage. To extinguish this spark, then in use SF6 gas that is an isolator, so the sparks out and can prevent the occurrence of fire and equipment damage.
Keywords : Spark, Gas SF6, Power Circuit  breaker, High Voltage.

## PENDAHULUAN
Pemutus  tenaga  listrik  (PMT)  adalah peralatan  yang  lazim  terdapat  pada  gardu  induk tegangan  tinggi. Peranan  PMT  ini  sangat penting karena  berfungsi  untuk  memutus  hubungkan
rangkaian  penyaluran  daya  listrik  dari  pusat pembangkitan  ke  konsumen  serta  sekaligus sebagai bagian dari sistem proteksi. Berbagai jenis PMT  dilihat  dari  sisi  peredam  busur  apinya  ada empat  dan  salah  satunya  adalah  yang menggunakan gas SF6. Peran peredam busur api
sangat  penting  karena  tanpa  peredam,  maka busur api yang timbul sebagai akibat dari adanya tegangan  tinggi  akan  merusakan  sistem,  oleh karena  itu  mempelajari  dan  memahami  PMT dengan peredam ini, sangat diperlukan bagi para pembaca yang berkecimpung didunia kelistrikan.
Keandalan  sistem  penyaluran  tenaga  listrik yang  diharapkan,  ternyata  belum  sepenuhnya dapat dipenuhi.
Berbagai
faktor sangat mempengaruhi  kelangsungan  penyaluran  tenaga litrik  ini,  baik  faktor  alam  maupun  teknis  lainnya. Hal ini dapat dimengerti karena sistem penyaluran tenaga  listrik  yang  selama  ini  diterapkan  di Indonesia  masih  kebanyakan  menggunakan sistem saluran udara, sehingga kerawanan banyak terjadi yang menyebabkan terganggunya penyaluran tenaga listrik tersebut.

## GAS SF6
Gas SF6 merupakan salah satu media isolasi yang  baik,  dapat  berfungsi  sebagai  penyekat antara bagian bertegangan dengan ground hanya dengan  jarak  yang  sangat  pendek  jika  di bandingkan  dengan  isolasi  udara.  Selain  itu  jika terjadi  percikan  api  /  busur  api  pada  peralatan yang  di  isolasi  gas  SF6,  maka  gas  tersebut  akan berfungsi  sebagai  pemadam  busur  api,  sehingga tidak  terjadi  kerusakan  yang  lebih  parah  pada peralatan tersebut. (Adieliveline,2013).

## Sifat-sifat Fisik
SF6  yang  murni  adalah  tidak  berwarna, tidak  berbau,  tidak  beracun  dan  tidak  mudah tercampur. Berat jenis SF6 pada temperatur 200C dan pada tekanan 760 mmHg adalah 6,135 kg/m3. Jika  dibandingkan  dengan  berat  jenis  udara adalah lima kalinya.
Gas ini akan mencair pada temperatur yang rendah,  temperatur  pencairan  bergantung  pada tekanan  yang  diberikan.  Pada  temperatur  100C dan  tekanan  15  atm,  gas  akan  mencair.  Jika tekanan  gas  ini  tinggi,  temperatur  pencairan tinggi.  Biasanya  tekanan  yang  digunakan  pada pemutus  tenaga  tegangan  menengah  adalah  7 bar  (kopling  galvanic/cm2).  Dengan  tekanan sebesar  itu,  kekuatan  dielektrik  menjadi  besar sehingga dapat menahan tegangan transien yang terjadi pada waktu pembukaan kontak-kontaknya.

## Sifat-sifat Dielektrik SF6
Kekuatan  dielektrik  SF6  adalah  5  kali kekuatan dielektrik udara pada tekanan beberapa atmosphere.  Kekuatan  dielektrik  unsur  gas  ini akan bertambah besar menurut tekanannya.

## Sifat-sifat Kimiawi SF6
Di  dalam  sebuah  molekul  SF6,  atom sulfurnya  terdapat  pada  daerah  valensi  tertinggi dari  daerah  valensi  molekulnya.  Sedangkan keenam  ikatan  molekulnya  ialah  kovalen,  yang mana  ini  merupakan  kelebihan  dari  molekul  ini yang stabil. Susunan molekul dari SF6 merupakan bidang  delapan  yang  pada  keenam  sudutnya ditempati atom fluoride.
SF6 adalah gas yang tidak mempunyai sifat kimia  yang  aktif  sampai  di  atas  1500C  dan  tidak akan merusak logam, plastik dan bahan lain yang biasa  digunakan  pada  komponen  pemutus tenaga.  Hal  ini  dapat  dibuktikan  dengan memanaskan  gas  tersebut  sampai  5000C  tanpa terjadi  penguraian.  Pada  temperatur  tinggi  yang disebabkan oleh busur api listrik, gas akan terurai dalam  beberapa  unsur,  yaitu  SF2  dan  SF4  dalam jumlah yang kecil dan unsur-unsur S2, F2, S, F. Bila unsur  SF2  ini  bereaksi  dengan  air,  akan membentuk  unsur  hydrogen  fluoride  yang mempunyai  sifat  korosif  terhadap  porcelain. Semua  unsur  yang  terurai  akan  berkombinasi kembali menjadi unsur SF6 seperti semula setelah temperaturnya turun. Unsur SF6 yang murni terdiri dari  21,95%  sulfur  dan  78,05%  fluoride.Atom fluoride  mempunyai  sifat  elektronegatif,  dan  ini berfungsi  untuk  menangkap  elektron  bebas  ke bentuk muatan ion yang negatif, yang tidak dapat digunakan  sebagai  pembawa  arus.  Sifat elektronegatif ini menyebabkan waktu pembusuran  pendek,  kekuatan  dielektrik  dengan cepat dapat terbentuk. Kestabilan yang tinggi dari gas  ini  disebabkan  enam  ikatan  kovalen  dari molekul-molekulnya.  Di  samping  itu,  ikatan  ini berada  diantara  atom  sulfur,  sedangkan  enam atom  fluoride  membentuk  suatu  bangun octahedron.  Karena  unsur  SF6  tidak  mempunyai sifat  kimia  yang  aktif,  maka  akan  sangat menguntungkan  bila  dipakai  pada  pemutus tenaga  tegangan  menengah.  Bagian-bagian logam dan kontak-kontak  yang dialiri arus dalam unsur SF6 tidak akan rusak.

## Unsur-unsur kimia dalam gas SF 6
Unsur-unsur kimia yang terkandung dan tingkat kemurnian pada Gas SF6 antara lain adalah : 1.Carbon tetrafluoride ( CF4) 0,03% 2. Oxygen + nitrogen ( air ) 0,03 3. Water 15ppmM SF6 : 99,9% 4. CO2 traces
5. HF 0,3ppmM

## PMT (PEMUTUS TENAGA )
PMT  (Pemutus  Tenaga  )  adalah  suatu peralatan  pemutus  rangkaian  listrik  pada  suatu sistem
Penyaluran  tenaga  listrik,  yang  dapat membuka  dan  menutup  pada  kondisi  berbeban dan  hubung  singkat,  juga  kondisi  tegangan normal maupun tidak normal.
Syarat yang harus dipenuhi oleh PMT antara lain :
1. Mampu  menyalurkan  arus  maksimum  sistem secara terus menerus
2. Mampu  memutuskan  dan  menutup  jaringan dalam  keadaan  berbeban  maupun  hubung singkat tanpa menimbulkan kerusakan.
3. Dapat  memutuskan  arus  hubung  singkat dengan  kecepatan  tinggi  agar  arus  hubung singkat  tidak  sampai  merusak  peralatan sistem.

## Klassifikasi PMT
Klasifikasi  PMT  berdasarkan  media insulator  dan  material  dielektriknya,  dibagi menjadi empat jenis yaitu

## PMT minyak
PMT  minyak  digunakan  unutuk  besaran arus  sampai  dengan  10  KA  pada  tegangan  500 KV.Pada saat terjadi pemutusan kontak, busur api akan terjadi dalam minyak,akibatnya minyak akan menguap  dan  timbul  gelembung  gas  yang menyelubungi busur api. Akibat panas dari busur api  minyak  mengalami  dekomposisi  dan menghasilkan  gas    Hydrogen  yang  bersifat menghambat  produksi  ion.  Oleh  karena  itu, pemadaman  busur  api  tergantung  pada pemanjangan dan pendinginan busur api dan juga pada je nis gas hasil de komposisi minyak.
Gambar 1. Pemadaman busur api pada pemutus daya minyak
Gas  yang  timbul  karena  dekomposisi minyak  menimbulkan  tekanan  terhadap  minyak, sehingga  minyak  terdorong  ke  bawah  melalui leher  bilik.  Di  leher  bilik,  minyakini  melakukan kontak yang intim dengan busur api. Hal ini akan menimbulkan pendinginan busur api, mendorong proses  rekombinasi  dan  menjauhkan  partikel bermuatan dari lintasan busur api. Minyak  yang  berada  diantara  kontak  sangat efektif  memutuskan  arus.  Kelemahannya  adalah minyak  mudah  terbakar  dan  kekentalan  minyak memperlambat pemisahan kontak, sehingga tidak cocok  untuk  sistem  yang  membutuhkan pemutusan arus yang cepat.

## PMT udara hembus
PMT  dengan  udara  hembus,  adalah  PMT yang dilengkapi dengan penghembus udara, yang diguakan  untuk  menghembus  busur  api,  sampai bususr  api  padam,  sehingga  tidak  menyebabkan kerusakan.  PMT  udara  hembus  dapat  digunakan untuk  memutus  arus  sampai  dengan  40  KA  dan pada  tangkaian  bertegangan  765  KV,  PMT  udara hembus  dirancang  untuk  mengatasi  kelemahan PMT  ,minyak,  yaitu  dengan  membuat  media isolator  kontak  dari  bahan  yang  tidak  mudah terbakar  dan  tidak    menghalangi  pemisahan kontak  sehingga  pemisahan  kontak  dapat dilaksanakan dalam waktu yang sangat cepat. Saat busur  api  timbul,  udara  tekanan  tinggi dihembuskan  ke  busur  api  melalui  nozle  pada kontak  pemisah  dan  ionisasi  media  diantara kontak  dipadamkan  oleh  hembusan  udara
tekanan  tinggi  itu  dan  juga  menyingkirkan partikel-partikel bermuatan dari sela kontak, udara ini  juga  berfungsiuntuk  mencegah  restriking voltage.(tegangan pukul ulang).
Gambar 2. Pemadaman  busur  api  pada pemutusdaya udara hembus
Kontak  pemutus  ditempatkan  didalam  isolator, dan  juga  katup  hembusan  udara.  Pada  sakelar PMT  kapasitas  kecil,  isolator  ini  merupakan  satu kesatuan dengan PMT,
tetapi untuk kapasitasbesartidakdemikianhalnya.

## PMT vakum
PMT  Vakum  adalah  PMT  yang  dilengkapi dengan  penghisap  busur  api.  Prinsip  kerjanya apabila  terrjadi  busur  api,  maka  busur  api  akan terhisap oleh lata vakum tersebut, sehingga busur api  tidak  menyebabkan  kerusakan.  PMT  Vakum dapat digunakan sampai tegangan 38 KV, dimana kontak ditempatkan pada suatu biik vakum. Untuk mencagah udara masuk ke dalam bilik , maka bilik ini  harus  ditutup  rapat  dan  kontak  bergeraknya diikat ketat dengan perapat logam.
Gambar 3. Kontak pemutus daya vakum

## PMT dengan gas SF6
PMT  dengan  media  isolasi  Gas  dapat digunakan  untuk  memutus  arus  sampai  40  kA pada  rangkaian  bertegangan  sampai  765  kV. Media  gas  yang  digunakan  pada  tipe  ini  adalah gas SF6 (Sulphur hexafluoride). Sifat gas SF6 murni adalah tidak berwarna, tidak berbau, tidak beracun dan tidak mudah terbakar. Pada suhu diatas 150º C, gas SF6  mempunyai  sifat tidak  merusak  metal, plastik  dan  bermacam  bahan  yang  umumnya digunakan  dalam  pemutus  tenaga  tegangan tinggi.  Sifat  lain  dari  gas  SF6  adalah  mampu mengembalikan kekuatan dielektrik dengan cepat, tidak  terjadi  karbon  selama  terjadi  busur  api  dan tidak  menimbulkan  bunyi  pada  saat  pemutus tenaga  menutup  atau  membuka.  (  Yulistiawan et al., 2012).

## Proses Terjadinya Busur Api
Pada  waktu  terjadi  pemutusan  atau penghubungan suatu
rangkaian sistem
penyaluran  tenaga  listrik  maka  akan  terjadi gesekan  antara  kontak-kontak  yang  akan  lepas atau berhubungan. Akibat adanya beda tegangan antara  kontak-kontak  tersebut,  maka    akan menimbulkan  medan  listrik.  terlebih  lagi  karena beda  tegangan  yang  tinggi,  sehingga  munculah busur api. Terjadinya busur api, diperlihatkan pada gambar 4.
Gambar 4 . Terjadinya busur api
. Arus  yang  sebelumnya  mengalir  pada kontak akan memanaskan kontak dan
menghasilkan  emisi  thermis  pada  permukaan kontak,  sedangkan  medan  elektrik  menimbulkan
emisi medan tinggi pada kontak katoda (K). Kedua emisi  ini  menghasilkan  elektron  bebas  yang sangat  banyak  dan  bergerak  menuju  kontak anoda  (A).  Elektron-elektron  ini  membentur molekul  netral  media  isolasi  di  kawasan  positif, benturan-benturan  ini  akan  menimbulkan  proses ionisasi  dikawasan  positif,  benturan-benturan  ini akan  menimbulkan  proses  ionisasi.  Dengan demikianjjulah elektron bebas yang menuju anoda akan semakin bertambah  dan muncul ion positif hasil  ionisasi  yang  bergerak  menuju  katoda, perpindahan elektron bebas ke anoda menimbulkan  arus  dan  memanaskan  kontak anoda.  Kion  positif  yang  tiba  di  kontak  katoda akan  menimbulkan  dua  effek  yang  berbeda.  Jika kontak  terbuat  dari  bahan  yang  titik  leburnya tinggi,  misalnya  tungsten  atau  karbon,  maka  ion positif  akan  menimbulkan  pemanasan  di  katoda, akibatnya  emisi  thermis  semakin  meningkat.  Jika kontak  terbuat  dari  bahan  yang  titik  leburnya rendah,  misalnya  tembaga,  ion  positif    akan menimbulkan  emisi  medan  yang  tinggi.  Hasil emisi  thermis  ini  dan  emisi  medan  tinggi  akan melanggengkan proses ionisasi, sehingga perpindahan  muatan  antar  kontak  terus berlangsung dan inilah yang disebut busur api. Jika  pengurangan  partikel  bermuatan  karena proses  deionisasi  lebih  banyak  daripada penambahan muatan karena proses ionisasi, maka busur api akan padam. Ketika busur api padam, di sela  kontak  akan  tetap  ada  terpaan  medan elektrik.  Jika  suatu  saat  terjadi  terpaan  medan elektrik  yang  lebih  besar  daripada  kekuatan dielektrik media isolasi kontak, maka busurapiakanterjadilagi (Guntoro, 2013).
Cara  kerja  pemutus  tenaga  (PMT)  dengan media Gas SF6.
Gas SF6 memiliki sifat tidak berwarna, tidak berbau, tidak berracun dan tidak mudah terbakar. Pada  temperatur  diatas  150 o C  gas  SF6 mempunyai sifat tidak merusak metal, plastik dan bermacam-macam bahan yang umumnya digunakan  dalam  pemutus  tenaga  tegangan tinggi.  Sebagai  isolasi  listrik,  gas  SF6  mempunyai kekuatan  dielektrik  yang  tinggi  (2  -  3  kali  dari udara)  dan  kekuatan  dielektrik  ini  bertambah dengan  pertambahan  tekanan.  Sifat  lain  dari  gas SF6  ialah  mampu  mengembalikan  kekuatan
dielektrik  dengan  cepat,  setelah  arus  bunga  api listrik  melalui  titik  nol.  Pada  PMT  tipe  tekanan tunggal, diisi   gas SF6 dengan tekanan kira-kira 5 Kg/cm2.  Selama  pemisahan  kontak-kontak,  gas SF6  ditekan  kedalam  suatu  tabung  atau  silinder yang  menempel  pada  kontak  bergerak.  Pada waktu pemutusan gas SF6  ditekan  melalui nozzle dan tiupan ini yang memadamkan busur api. Pada tipe tekanan ganda, gas dari sistem tekanan tinggi dialirkan  melalui  nozzle  ke  gas  sistem  tekanan rendah  selama  pemadaman  busur  api.  Pada  tipe tekanan tinggi tekanan gas kurang lebih 12 Kg/cm dan pada sistem gas tekanan rendah tekanan gas kurang tekanan tinggi. ( Burhanulloh, 2017)

## DAMPAK GAS SF6

## Terhadap Manusia
 Pencemaran  Gas  SF6  adalah  mengandung racun  yang  berakibat  pada  kulit,mata  dan dapat  merusak  selaput  lendir  dan  bila terpegang  lama  akan  menggangu  pangkal tenggorokan  dan  gangguan  paru-paru  ,hati dan peredaran napas terhenti seperti pingsan.
 Dengan  suatu  konsentrasi  SF6  melebihi  35% volume  dalam  udara  itu  berbahaya  dan  dapat berakibat mati lemas kekurangan Oxigen

## Terhadap Peralatan
Dalam  kurun  waktu  yang  tertentu  akan terjadi  pengapuran  pada  Kontak-kontak  metalik dan terjadi pegumpalan berupa serbuk.

## KELEBIHAN DAN KEKURAGAN GAS SF 6
Kelebihan :
1. Pengurangan  sejumlah  pemutus  dalam hubungan  seri  per  phasa  pada  rating tegangan yang digunakan.
2. Karena waktu durasi yang pendek dari busur api,  maka  bunga  api  kontak  yang  terjadi dibatasi meskipun untuk arus hubung singkat yang sangat tinggi.
3. Hasil  busur  api  yang  kebanyakan  terdiri  dari serbuk  dengan  sifat  isolasi  yang  baik  dapat dipindahkan saat perbaikan.
4. Gas  blast  tidak  di-discharge  (pelepasan muatan)  ke  atmosfir  sehingga  saat  bekerja akan  lebih  tenang jika dibandingkan dengan Air Blast Breaker.
5. Memiliki sifat kimia yang lamban, stabil, tidak mudah terbakar dan tidak beracun.
6. Pemutus  dari  gas  SF6  mempunyai  dimensi yang lebih jika dibandingkan dengan Air Blast Breaker .

## Kekurangan :
1. Relatif lebih mahal dari segi pembiayaan.
2. Walaupun  dalam  jumlah  yang  kecil,  apabila terjadi kerusakan maka membutuhkan waktu yang lama untuk perbaikan
3. Gas  SF6  harus  dipompa  ke  dalam  tabung penyimpan  apabila  ada  penelitian  dan maintenance.
4. Karena titik lelehnya sangat rendah yaitu 100
Celcius dan tekanan 1,520 kN/m2, maka perlu dipakai alat pengukur suhu untuk pengontrolan (Elvansyah, 2016)

## KESIMPULAN
Dengan pembahasan  mengenai Gas SF6 di atas, maka penulis dapat menyimpulkan beberapa keseimpulan, diantaranya :
1.  Gas  SF6  merupakan  bahan  yang  sangat  baik untuk  di  gunakan  pada  peralatan  tegangan tinggi  karena  gas  SF6  memiliki  kekuatan dielektrik 2 ½ sampai 3 kali dibanding udara.
2.  Pada  peralatan  tegangan  tinggi  jika  terjadi busur  api  maka  gas  SF6  dapat  memadamkan busur  api  tersebut  untuk  menghindari kerusakan yang lebih parah.
3.  Meskipun  gas  SF6  tidak  berbau,  berasa,  dan berwarna,  apabila  gas  tersebut  lepas  di  udara bebas  maka  akan  berbahaya  bagi  manusia, oleh  karena  itu  gas  SF6  jangan  sampai tercemar/bocor ke udara bebas.
4.  Untuk  Decomposition  Product  yang  dari penggunaan  gas  SF6  yang  mengakibatkan berkurangnya kemurnian gas tersebut,
sehingga  berpotensi  untuk  berkurangnya kemampuan isolasi tegangan terhadap ground, maka  dapat  di  lakukan  penyaringan  pada  gas tersebut,  untuk  mengembalikan  kondisi kemurnian  gas  SF6  pada  kondisi  prima  dan siap  digunakan  kembali  pada  peralatan tegangan tinggi.

## DAFTAR PUSTAKA
Adieliveline.  2013.  Gas  Insulated  Switchgear  SF6. https://adieliveline.wordpress.com/2013/10/0 7/gas-insulated-switchgear-sf6 ,  diunduh  :20 Januari 2017, jam : 13.30 WIB.
Burhanulloh.  2017.  Cara  kerja  Pemutus  Tenaga (PMT) dengan media gas SF6 pada tegangan 500  KV  di  PT.PLN  P3B  Jawa  Bali  UPT  Jakarta Timur. Jakarta : Universitas Gunadarma.
Guntoro,  H.  2013.  Pemeliharaan  PMTdi  Cikarang
Listrindo.  Jakarta  :  Universitas  Mercu Buana.
Elvansyah,  M.R.  2016.  Pemutus  rangkaian  yang menggunakan gas SF6 sebagai sarana pemadam  busur  api.  Banjarmasin:Politeknik Negeri Banjarmasin.
PT.  PLN.  1993.  Buku  Petunjuk  Operasi  & Pemeliharaan  Peralatan  Untuk  Pemutus Tenaga.  Jakarta  :  PT  PLN  Pembangkitan  dan Penyaluran Jawa bagian barat.
Yulistiawan,  Hasan,  B.,  Hasbullah.  2012.  Gas SF6 merupakan salah satu media isolasi yang baik,  dapat  sampai  temperatur  500 O C. Electrans, 11(2)